WO1994002207A9 - Ambient air catalytic purifier and corresponding catalysts - Google Patents
Ambient air catalytic purifier and corresponding catalystsInfo
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Definitions
- the reactor consists mainly of three parts:
- the exchange sections have a very great length, which obviously is not economical (high volume and high pressure drop).
- the outlet temperature in (5) is therefore necessarily higher than the inlet temperature in (4). Therefore, the apparatus according to the invention is at the same time a purifier and an air heater and even with a very efficient heat exchange system such as that claimed in the invention thermal energy must be provided to compensate for the inefficiency of the heat exchanger.
- Te can be chosen close to 250 ° C for appliances referred to as "high temperature” and 80 ° C for those referred to as
Abstract
Ambient air purifier which eliminates toxic compounds and odours. The association of different constituent parts provides clean air for use inside buildings and also renews air in the vicinity of roads or polluted areas. The air purifier is characterized in that it can be installed near the persons using it and also near very busy and/or polluted roads.
Description
APPAREIL CATALYTIQUE POUR PURIFIER L'AIR AMBIANT ET CATALYSEURS CORRESPONDANTS CATALYTIC APPARATUS FOR PURIFYING AMBIENT AIR AND CORRESPONDING CATALYSTS
La présente invention concerne un appareil de purification de l'air destiné à la respiration humaine, cette purification étant obtenue par élimination des composés toxiques et des odeurs. La combinaison des différentes parties qui le constituent permet de produire de l'air propre qui peut être utilisé à l'intérieur des immeubles mais qui peut également servir à renouveler l'air des rues ou des quartiers pollués.The present invention relates to an apparatus for purifying air for human respiration, this purification being achieved by eliminating toxic compounds and odors. The combination of the various parts of it makes it possible to produce clean air that can be used inside the buildings, but it can also be used to renew the air in polluted streets or neighborhoods.
Cet appareil présente la caractéristique de pouvoir être installé à proximité des gens qui l'utilisent et il est également conçu pour être installé dans les rues très transitées et/ou très polluées. ETAT DE L'ART ANTERIEURThis device has the characteristic of being able to be installed close to the people who use it and it is also designed to be installed in the streets very transited and / or very polluted. STATE OF THE PRIOR ART
Il existe des appareils de purification de l'air à usage domestique ou industriel basés sur une ou plusieurs actions de filtration avec des filtres de toiles, de fibres ou de charbon actif et, dans certains cas, ayant une action complémenta re de génération d'ions négatifs. Ces filtres sont efficaces pour retenir les particules en suspension ou les aérosols mais leur utilité est réduite lorsqu'il s'agit des polluants gazeux présents dans l'air ambiant des grandes villes (monoxyde de carbone, hydrocarbures, ozone, peroxyacetyl nitrate, benzopyrène, etc...).There are domestic or industrial air purification units based on one or more filtration actions with filters of fibers, fibers or activated carbon and, in some cases, having a complementary action of generation of negative ions. These filters are effective at retaining suspended particles or aerosols but their usefulness is reduced when it comes to the gaseous pollutants present in the ambient air of big cities (carbon monoxide, hydrocarbons, ozone, peroxyacetyl nitrate, benzopyrene, etc ...).
Il existe, d'autre part des systèmes catalytiques (convertisseurs utilisés dans l'industrie pour épurer les effluents gazeux industriels) qui se caractérisent par l'utilisation d'une température relativement élevée et la nécessité de préchauffer les gaz avant la réaction et de les refroidir partiellement après la réaction. Ces problèmes sont relativement faciles à résoudre à l'échelle industrielle, par la mise en oeuvre d'échangeurs de chaleur à tubes ou à plaques opérant en régime permanent à contre courant, ou par la mise en oeuvre de régénérateurs cycliques qui emmagasinent et restituent la chaleur. Cependant, à l'échelle industrielle, on n'a jamais recherché à réduire simultanément le volume des échangeurs, le coût énergétique et le coût d'investissement de
ces appareils ainsi que leur niveau sonore.There are, on the other hand, catalytic systems (converters used in industry to purify industrial gaseous effluents) which are characterized by the use of a relatively high temperature and the need to preheat the gases before the reaction and to cool partially after the reaction. These problems are relatively easy to solve on an industrial scale, by the use of heat exchangers tubes or plates operating in steady state against the current, or by the implementation of cyclic regenerators which store and restore the heat. However, on an industrial scale, we have never sought to simultaneously reduce the volume of heat exchangers, the energy cost and the investment cost of energy. these devices as well as their sound level.
Ces réductions simultanées sont un facteur essentiel pour qu'un système catalytique ait un prix acceptable pour les applications qui concernent plus directement les gens qui ont besoin d'air purifié, c'est-à-dire que pour la dépollution des locaux et des rues, le coût unitaire du m3 traité doit être très bas.These simultaneous reductions are a critical factor for a catalytic system to have an acceptable price for applications that are more directly relevant to people who need purified air, that is, for clean-up of premises and streets. , the unit cost of the treated m3 must be very low.
Cette invention soul gne que, par la combinaison de différents moyens, on peut obtenir simultanément une réduction importante du volume de l'appareil, de sa consommation d'énergie et de son coût d'investissement et, par conséquent, obtenir un système à bas prix qui peut être installé à proximité des gens (maison, automobile, école, commerce,It is an object of this invention that, by the combination of different means, a substantial reduction in the volume of the apparatus, its energy consumption and investment cost can be achieved simultaneously and, consequently, obtain a low level system. price that can be installed close to people (house, automobile, school, trade,
6 υC • • • ) m Comme nous le verrons dans ce qui suit, cette réduction importante des coûts, telle qu'elle résulte de la présente invention permet non seulement de concevoir un appareil électroménager de bas prix, mais également un appareil capable de purifier de grands débits d'air dans les rues des villes. En d'autres termes, les appareils selon l'invention, peuvent purifier des débits d'air compris entre 20 m3/heure et 20000 m3/heure et les principes de leur construction sont identiques dans ces deux cas extrêmes.6 υC • • •) m As we will see in what follows, this important cost reductions, as a result of the present invention not only to design a household appliance for low prices, but also capable of purifying device large airflows in city streets. In other words, the apparatuses according to the invention can purify air flows of between 20 m 3 / hour and 20000 m 3 / hour and the principles of their construction are identical in these two extreme cases.
Son utilisation est spécifiquement pour l'air pollué d'un immeuble ou d'une rue, c'est-à-dire contenant des teneurs en polluants de l'ordre de quelques parties par million. Une autre caractéristi ue est qu'il s'agit toujours de traiter de l'air froid, c'est-à-dire introduit dans l'appareil à la température ambiante. Avant la divulgation de cette invention, il ne s'était jamais utilisé de méthode catalytique pour purifier l'air ambiant et à basse température. L'appareil est conçu essentiellement pour être utilisé avec des catalyseurs déjà disponibles dans le commerce ; ces catalyseurs, à base de Palladium, permettent de réduire la teneur en polluants (ozone, hydrocarbures réactifs, monoxyde de carbone, peroxyacetyl nitrate) et ils opèrent à une température comprise entre 70 et 300 degrés Celsius. On estime que, avecIts use is specifically for the polluted air of a building or a street, that is to say containing pollutant contents of the order of a few parts per million. Another characteristic is that it is always a question of treating cold air, that is to say introduced into the apparatus at ambient temperature. Prior to disclosure of this invention, a catalytic method had never been used to purify ambient and low temperature air. The apparatus is designed primarily for use with commercially available catalysts; these catalysts, based on Palladium, reduce the pollutant content (ozone, reactive hydrocarbons, carbon monoxide, peroxyacetyl nitrate) and they operate at a temperature between 70 and 300 degrees Celsius. It is estimated that with
FEUILLE DE REMPLACEMENT
ces catalyseurs, l'ozone peut être détruit à 70° C et que le monoxyde de carbone et les hydrocarbures réactifs peuvent être détruits à des températures de l'ordre de 240 ° C. Les hydrocarbures saturés sont brûlés à des températures supérieures à 300 ° C mais dans le cas de la dépollution de l'air ambiant, il n'est pas nécessaire d'éliminer ces hydrocarbures qui ne sont pas toxiques et ne sont pas non plus des précurseurs de composés du type ozone.SUBSTITUTE SHEET these catalysts, the ozone can be destroyed at 70 ° C and that the carbon monoxide and the reactive hydrocarbons can be destroyed at temperatures of the order of 240 ° C. The saturated hydrocarbons are burned at temperatures higher than 300 ° C but in the case of the decontamination of the ambient air, it is not necessary to eliminate these hydrocarbons which are not toxic and are not precursors of compounds of the ozone type.
Comme il apparaîtra dans ce qui suit, de nouveaux catalyseurs non disponibles dans le commerce, et que nous avons étudiés, permettent d'obtenir une plus grande efficacité du réacteur à un moindre coût du catalyseur.As will become apparent in the following, new commercially unavailable catalysts, which we have studied, allow for greater efficiency of the reactor at a lower cost of the catalyst.
Les détails caractéristiques de ce purificateur catalytique sont indiqués clairement dans la description qui suit et dans le dessin qui l'accompagne à titre d'illustration et utilisant les mêmes signes de référence.The characteristic details of this catalytic purifier are clearly indicated in the description which follows and in the accompanying drawing for purposes of illustration and using the same reference signs.
DESCRIPTION DU DESSIN DE L'INVENTION La figure 1 montre le schéma de principe du purificateur. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTIONDESCRIPTION OF THE DRAWING OF THE INVENTION Figure 1 shows the schematic diagram of the purifier. DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Un ventilateur (1), muni d'un filtre (2) destiné à éliminer les poussières, les particules en suspension, etc., souffle l'air à purifier provenant de la rue ou de l'immeuble lui-même, dans un système de tuyauteries, tés et coudes, équipé de deux ou plus électrovannes (3) qui, par action d'un programmateur cyclique (11) permettent d'introduire cet air à l'une ou l'autre des deux entrées du réacteur. Dans la position indiquée dans la figure, l'air entre en (4) dans le réacteur et sort en (5). Dans la deuxième moitié du cycle, après l'inversion des électrovannes, l'air entre en (5) et sort en (4) .A fan (1), provided with a filter (2) for removing dust, suspended particles, etc., blows the air to be purified from the street or the building itself, in a system of pipes, tees and elbows, equipped with two or more solenoid valves (3) which, by action of a cyclic controller (11) allow to introduce this air to one or the other of the two inputs of the reactor. In the position indicated in the figure, the air enters (4) in the reactor and exits at (5). In the second half of the cycle, after the inversion of the solenoid valves, the air enters (5) and leaves in (4).
Le réacteur est principalement constitué de trois parties :The reactor consists mainly of three parts:
L'élément (6) est le catalyseur, du type mentionné dans ce qui précède ou, de préférence, du type mentionné dans ce qui suit.The element (6) is the catalyst of the type mentioned in the foregoing or, preferably, of the type mentioned in the following.
Les sections (7 et 8), remplies avec un solide non catalytique, jouent le rôle d'échangeurε ou plus exactement,The sections (7 and 8), filled with a non-catalytic solid, act as exchangers, or more exactly,
FEUILLE DE REMPLACEMENT
d'accumulateurs de chaleur. Quand l'air à température ambiante entre en (4), il se préchauffe dans la section (7) jusqu'à une température voisine de celle du réacteur (environ 220 ° C). A la sortie de la section (6), il entre dans la section (8) dans laquelle il cède sa chaleur sensible qui reste ainsi emmagasinée (accumulée) dans le garnissage.SUBSTITUTE SHEET heat accumulators. When air at room temperature enters (4), it preheats in section (7) to a temperature close to that of the reactor (about 220 ° C). At the exit of the section (6), it enters the section (8) in which it gives up its sensitive heat which remains stored (accumulated) in the lining.
Après inversion des électrovanneε, la section (8) sert de préchauffeur de l'air et la section (7) de refroidisseur.After inversion of the solenoid valves, the section (8) serves as preheater of the air and the section (7) cooler.
Il est évident que, après une phase initiale, un système tel que celui que nous décrivons, pourrait fonctionner indéfiniment à condition qu'on parvienne à refroidir l'air à une température égale à sa température d'entrée.It is obvious that, after an initial phase, a system such as the one we are describing could work indefinitely provided that the air is cooled to a temperature equal to its inlet temperature.
Pour réaliser cela, il faudrait que les sections d'échange aient une très grande longueur, ce qui évidemment n'est pas économique (volume important et perte de charge élevée). La température de sortie en (5) est donc nécessairement plus élevée que la température d'entrée en (4). Par conséquent, l'appareil, selon l'invention, est en même temps un purificateur et un appareil de chauffage de l'air et même, avec un système d'échange thermique très efficace comme celui revendiqué dans l'invention, un apport d'énergie thermique doit être prévu pour compenser l'inefficacité de l'échangeur de chaleur.To achieve this, it would be necessary that the exchange sections have a very great length, which obviously is not economical (high volume and high pressure drop). The outlet temperature in (5) is therefore necessarily higher than the inlet temperature in (4). Therefore, the apparatus according to the invention is at the same time a purifier and an air heater and even with a very efficient heat exchange system such as that claimed in the invention thermal energy must be provided to compensate for the inefficiency of the heat exchanger.
Cet apport est sous la forme d'énergie électrique et la figure 1 indique la méthode recommandée dans l'invention pour introduire cette énergie électrique dans le système. On notera que l'opération de l'appareil est totalement électrique (ventilateur, électrovanneε et énergie de chauffage). Une résiεtance électrique (9) est placée à la moitié du lit de catalyseur pour apporter la chaleur nécessaire à l'opération. Cette résistance (9), connectée à l'interrupteur général de l'appareil (commun au moteur du ventilateur, au programmateur et à la résistance) est maintenue active pendant le laps de temps préliminaire de préchauffage et pendant l'opération proprement dite (régime pεeudo-εtationnaire) et cela avec la même intenεité de courant électrique.This input is in the form of electrical energy and FIG. 1 indicates the method recommended in the invention for introducing this electrical energy into the system. Note that the operation of the device is completely electric (fan, solenoid valves and heating energy). An electrical resistor (9) is placed at half of the catalyst bed to provide the heat necessary for the operation. This resistor (9), connected to the main switch of the device (common to the fan motor, the programmer and the resistor) is kept active during the preheating time and during the actual operation (speed pseudo-stationary) and this with the same intensity of electric current.
Il est évident que l'appareil doit être "symétrique" : les deux sections d'échange (7 et 8), les tubes (4 et 5) etIt is obvious that the apparatus must be "symmetrical": the two exchange sections (7 and 8), the tubes (4 and 5) and
FEUILLE DE REMPLACEMENT
les vannes (3) sont identiques.SUBSTITUTE SHEET the valves (3) are identical.
Après avoir appuyé sur l'interrupteur général qui met en fonctionnement simultanément le ventilateur (1), le programmateur (11) d'inversion des électrovannes (3) et la résistance (9), les températures du catalyseur (6) et des garnissages augmentent pour se stabiliser, après un certain nombre de cycles, aux températures choisies pendant la conception de l'appareil.After pressing the main switch that simultaneously switches on the fan (1), the solenoid reversing programmer (11) and the resistor (9), the catalyst temperatures (6) and the packings increase. to stabilize, after a certain number of cycles, at the temperatures chosen during the design of the apparatus.
La propriété essentielle de l'appareil selon l'invention est de minimiser l'apport d'énergie à la résistance (9) et au ventilateur (1) sans préjudice pour la purification et sans augmenter le coût d'investissement. Pour atteindre ce résultat, on a trouvé que le système d'échange de chaleur (sections 7 et 8) devait satisfaire aux conditions suivantes : a) Augmentation de l'efficacité de l'échange de chaleur grâce à l'utilisation d'un garnissage de grande surface spécifique (mètres carrés de surface par mètre cube de garnissage). Cela ne peut être obtenu que par l'utilisation de fils métalliques de petit diamètre d'un matériau relativement inoxydable. L'efficacité d'un garnissage est définie en termes scientifiques, par le NTU (Number of Transfer Units) c'est-à- dire Nombre d'Unités de Transfert, par unité de longueur. Pour une même longueur du garnissage, 1 'échauffement et le refroidissement seront d'autant plus grand que la valeur du NTU est grande.The essential property of the apparatus according to the invention is to minimize the supply of energy to the resistor (9) and the fan (1) without prejudice to purification and without increasing the investment cost. To achieve this result, it was found that the heat exchange system (Sections 7 and 8) had to meet the following conditions: a) Increase the efficiency of the heat exchange through the use of a lining large surface area (square meters of surface per cubic meter of lining). This can only be achieved by the use of small diameter metal wires of relatively stainless material. The efficiency of a packing is defined in scientific terms by the NTU (Number of Transfer Units), ie Number of Transfer Units, per unit length. For the same length of the lining, the heating and cooling will be even greater than the value of the NTU is large.
Avec les fibres métalliques, de très petit diamètre, on peut augmenter cette efficacité et réduire ainsi la longueur de garnissage nécessaire mais il en résulte une perte de pression dans le garnissage trop élevée, ce qui n'est pas compatible avec les critèreε mentionnés, relatifs à un appareil économique et de faible niveau acoustique. b) On a trouvé que le meilleur compromis entre volume, efficacité thermique et perte de charge s'obtient à l'aide de garnissages de porosité volumique relativement élevée (75 à 95With the metal fibers, of very small diameter, this efficiency can be increased and thus reduce the length of packing required but this results in a loss of pressure in the lining which is too high, which is not compatible with the mentioned criteria, relating to to an economical apparatus and low acoustic level. b) It has been found that the best compromise between volume, thermal efficiency and pressure drop is achieved by means of relatively high volume porosity packings (75 to 95
% ) constitués de fils d'un diamètre, ni trop petit, ni trop grand, compris entre 0,2 mm et 1 mm. c) La fréquence du cycle d'inversion de flux doit être%) made of threads of a diameter, neither too small nor too large, between 0.2 mm and 1 mm. (c) The frequency of the flow reversal cycle shall be
FEUILLE DE REMPLACEMENT
élevée et dans tous les cas supérieure à 15 cycles à l'heure. d) La température maximum dans la section du catalyseur ne doit pas être supérieure à 400 ° C. e) Il est également indispenεable que leε fils métalliques qui constituent le garnissage soient placés dans une position globalement perpendiculaire aux flux de l'air. De préférence , on utilise des toiles métalliques, coupées en forme de disques circulaires, dont le diamètre est égal à celui du réacteur. Comme nous verrons dans la description des lois expérimentales qui suivent et dans les exemples i1lustratifs, quand ces conditions sont satisfaites, on obtient un appareil qui combine les caractéristique suivantes :SUBSTITUTE SHEET high and in all cases greater than 15 cycles per hour. d) The maximum temperature in the catalyst section must not be higher than 400 ° C. e) It is also essential that the metal wires which constitute the lining be placed in a position generally perpendicular to the air flows. Preferably, metal screens, cut in the form of circular disks, whose diameter is equal to that of the reactor, are used. As will be seen in the description of the experimental laws which follow and in the illustrative examples, when these conditions are satisfied, an apparatus is obtained which combines the following characteristics:
- Son volume est petit - Le laps de te pε initial pour le chauffer aux températureε désirées est court- Its volume is small - The initial period of time to heat it to the desired temperature is short
Sa perte de pression ainsi que le coût du ventilateur et le niveau acoustique sont faiblesIts pressure loss as well as the cost of the fan and the acoustic level are low
- Son efficacité thermique est élevée. La définition de l'efficacité thermique de l'Echangeur-- Its thermal efficiency is high. The definition of the thermal efficiency of the heat exchanger
Accumulateur est la suivante :Accumulator is the following:
Ts - TeTs - Te
E = 1E = 1
Te - TeTe - Te
Ts = Température moyenne de l'air à la sortie de 1 'apparei1Ts = Average air temperature at the outlet of the appliance
Te = Température moyenne de l'air à l'entrée de 1 'échangeurTe = mean temperature of the air at the inlet of the exchanger
Te = Température moyenne de l'air à la sortie de la section de catalyseurTe = Average air temperature at the outlet of the catalyst section
Te est également la température de l'air à la sortie du ventilateur. Ts est la température moyenne de l'air à la sortie pendant un demi cycle : par exemple, cette température peut s'élever de 20 °C au début du demi-cycle, à 30 "C à la fin de ce demi cycle. Te est la température de sortie du catalyseur et par conséquent, d'entrée dans la section du garnissage de refroidissement.Te is also the temperature of the air at the outlet of the fan. Ts is the average temperature of the exit air during a half cycle: for example, this temperature can rise from 20 ° C at the beginning of the half cycle to 30 ° C at the end of this half cycle. is the exit temperature of the catalyst and therefore, entry into the section of the cooling lining.
Te peut être choisi voisin de 250 °C pour les appareils dénommés de "haute température" et de 80 'C pour ceux dénomméεTe can be chosen close to 250 ° C for appliances referred to as "high temperature" and 80 ° C for those referred to as
FEUILLE DE REMPLACEMENT
de "basse température".SUBSTITUTE SHEET of "low temperature".
Avec une efficacité de 98 % (E = 0,98), une température d'entrée de 20 °C, une température de 220 'C, la température moyenne Ts serait égale à 24 'C. La consommation d'énergie électrique n'est pas uniquement celle nécessaire pour compenser cette inefficacité car il faut également tenir compte de la consommation du moteur électrique du ventilateur ainsi que des pertes de chaleur à travers du calorifuge. Une autre caractéristique fondamentale de l'appareil selon l'invention est que la perte de charge nécessaire pour obtenir cette efficacité élevée d'environ 98 % (entre 95 % et 99 % ) est toujours relativement élevée et du même ordre de grandeur que celle du lit catalytique (6). Il est connu que des catalyseurs à base de Palladium ou d'Argent peuvent avoir une activité très élevée à des températures relativement basses : la température de fonctionnement du catalyseur sera toujours choisie telle qu'elle permette d'opérer dans le régime dénommé régime diffusionnel externe c'est-à-dire que ce n'est pas l'activité catalytique qui définit l'efficacité du lit catalytique mais le transfert de matière dans le gaz situé à la périphérie des particules de catalyseur.With an efficiency of 98% (E = 0.98), an inlet temperature of 20 ° C., a temperature of 220 ° C., the average temperature Ts would be equal to 24 ° C. The consumption of electrical energy is not only that necessary to compensate for this inefficiency because it is also necessary to take into account the consumption of the electric motor of the fan as well as the heat losses through insulation. Another fundamental characteristic of the apparatus according to the invention is that the pressure drop necessary to obtain this high efficiency of about 98% (between 95% and 99%) is still relatively high and of the same order of magnitude as that of the catalytic bed (6). It is known that catalysts based on palladium or silver may have a very high activity at relatively low temperatures: the operating temperature of the catalyst will always be chosen such that it allows to operate in the so-called external diffusion regime regime that is, it is not the catalytic activity that defines the efficiency of the catalyst bed but the transfer of material into the gas at the periphery of the catalyst particles.
Dans ces conditions, et comme cela a été confirmé dans les expériences que nous avons effectuées, la perte de charge dans un lit catalytique (6) qui réduit de 90 % les polluants principaux (ozone, monoxyde de carbone, toluène, xylènes) est du même ordre de grandeur que la somme des pertes de charge dans les deux garnissages (7) et (8). Par conséquent on peut utiliser des catalyseurs commerciaux classiques qui se présentent sous forme de sphères ou de cylindres d'un diamètre compriε entre 3 mm et 5 mm et ne pas avoir recours à des catalyseurs plus chers tels que les monolithes.Under these conditions, and as has been confirmed in our experiments, the pressure drop in a catalytic bed (6) which reduces by 90% the main pollutants (ozone, carbon monoxide, toluene, xylenes) is same order of magnitude as the sum of the head losses in the two packings (7) and (8). Therefore conventional commercial catalysts which are in the form of spheres or cylinders with a diameter of between 3 mm and 5 mm and can not use more expensive catalysts such as monoliths can be used.
Mais pour tenir compte de la très grande efficacité de transfert de chaleur obtenue à l'aide des garnissages de grande porosité, constitués par des fils de petit diamètre et des inconvénients connus des catalyseurs commerciaux dans lesquels les particules du métal catalytique sont éloignées de la surface en contact avec le flux gazeux, nous avons étudié,But to take into account the very high efficiency of heat transfer obtained with high porosity packings, consisting of small diameter son and known disadvantages of commercial catalysts in which the particles of the catalytic metal are removed from the surface in contact with the gas flow, we studied,
ENT
avec succès, l'utilisation de fils métalliques catalytiques comme catalyseurs.ENT with success, the use of catalytic metallic wires as catalysts.
C'est ainsi que des catalyseurs au Palladium ont été obtenus par dépôt électrochimique sur des toiles métalliques de cuivre de haute porosité volumique (90 % ) . Les fils ayant servi dans la fabrication de ces toiles ont de préférence un diamètre d'environ 0,1 mm. Comme l'indiquent les exemples i1 lustratifs, le rendement de la dépollution est très élevé.Thus, Palladium catalysts were obtained by electrochemical deposition on high volume porosity (90%) copper metal wire cloths. The yarns used in the manufacture of these fabrics preferably have a diameter of about 0.1 mm. As indicated by the illustrative examples, the efficiency of the depollution is very high.
En général, l'épaisseur du dépôt électro-chimique était de 300 Angstrôms.In general, the thickness of the electrochemical deposit was 300 Angstroms.
Il est évidemment meilleur marché d'effectuer un recouvrement électrolytique de fils et de tissus que de déposer du Palladium à l'intérieur des pores d'un support dans des conditions où les petites particules obtenues ne seront pas, par la suite, susceptibles de se fritter c'est-à-dire de se réagglomérer.It is obviously cheaper to perform an electrolytic coating of wires and fabrics than to deposit Palladium inside the pores of a support under conditions where the small particles obtained will not, subsequently, be susceptible to to sinter, that is, to reagglomerate.
Une deuxième série d'essais a été effectuée avec un dépôt électrolytique d'argent sur des fils de cuivre. Comme le montre l'exemple illustratif, l'efficacité d'élimination de l'ozone est exceptionnelle, principalement lorsque le rapport CO/03 (molécules de monoxyde de carbone à molécules d'ozone) dans l'air est supérieur à 10, ce qui est toujours le cas dans l'air ambiant, comme celui qu'on traite dans l'appareil selon 1 ' invention. On peut admettre que ces catalyseurs sans pores fonctionnent très bien avec cet appareil alimenté en air ambiant pour les quatre raisons suivantes : les quantités de composés de phosphore, soufre, zinc et silicium contenues dans l'air ambiant des villes sont très faiblesA second series of tests was performed with an electrolytic deposit of silver on copper wires. As the illustrative example shows, the ozone removal efficiency is exceptional, especially when the ratio CO / 03 (carbon monoxide molecules to ozone molecules) in the air is greater than 10, which is always the case in ambient air, such as that treated in the apparatus according to the invention. It can be assumed that these pore-free catalysts work very well with this apparatus supplied with ambient air for the following four reasons: the quantities of phosphorus compounds, sulfur, zinc and silicon contained in the ambient air of the cities are very low
L'appareil est équipé d'un filtre à particules sol idesThe device is equipped with a soil particle filter ides
- La surface des fils des accumulateurs est très grande Ces accumulateurs sont partiellement autonettoyants grâce à l'inversion cyclique du flux gazeux.- The surface of the accumulator wires is very large These accumulators are partially self-cleaning thanks to the cyclic inversion of the gas flow.
L'empoisonnement du catalyseur est par conséquent relativement lent. Nous n'avons pas effectué des essais syεtématique d'empoisonnement pendant des durées de temps trèsPoisoning of the catalyst is therefore relatively slow. We did not carry out sythematic tests of poisoning for very long periods of time.
DE REMPLACEMENT
longueε, mais on'peut admettre de toute façon qu'un catalyseur constitué de fils peut être réactivé plusieurs fois si nécessai e par traitement thermique ou par lavage avec des solutions chimiques. En d'autres termes, de même qu'il faudra assurer l'entretien du filtre à particules solides, il faudra également assurer l'entretien du catalyseur.OF SUBSTITUTION longε, but it can be admitted anyway that a catalyst consisting of son can be reactivated several times if necessary by heat treatment or washing with chemical solutions. In other words, just as it will be necessary to maintain the solid particle filter, it will also be necessary to maintain the catalyst.
EXEMPLE 1EXAMPLE 1
APPAREIL POUR PURIFIER L'AIR D'UNEAPPARATUS FOR PURIFYING AIR FROM A
MAISON PAR CIRCULATION FORCEE On utilise un réacteur cylindrique de 30 cm de diamètreHOUSE FORCED CIRCULATION A cylindrical reactor 30 cm in diameter is used
(voir figure 1) dans lequel la section (6) contenant le catalyseur a une longueur de 5 cm et un volume total de 3,5 litres. Le débit d'air à traiter est de 200 m3 / heure mesurés à 20 °C et à la pression atmosphérique de la ville de Mexico (590 mm de mercure).(see Figure 1) wherein the section (6) containing the catalyst has a length of 5 cm and a total volume of 3.5 liters. The air flow to be treated is 200 m3 / hour measured at 20 ° C and at atmospheric pressure of Mexico City (590 mm of mercury).
Avec un débit de cet ordre, on peut maintenir propre l'ambiance d'une maison ou d'un appartement de surface comprise entre 100 et 200 m2.With a rate of this order, we can maintain the clean atmosphere of a house or a surface apartment between 100 and 200 m2.
Le catalyseur (type PC 163 de la société PROCATALYSE) est constitué de particules sphériques de diamètre moyen 0,32 cm. La densité de ces particules est telle que la masse du lit catalytique est de 2,9 kg. A 220 "C, avec le débit d'air mentionné précédemment, la perte de charge à travers le lit catalytique est de 3,5 cm - eau. Les garnissages sont constitués par une toile métallique tissée de fils d'aluminium, d'environ 17 Mesh. Les fils ont un diamètre de 0,17 mm et l'espace entre deux fils est de 1,6 mm. On découpe des disques circulaires de 30 cm de diamètre dans la toile métallique et avec ces disques empilés, on constitue les accumulateurs 7 et 8. La longueur de chaque section est de 15 cm. Deux diffuseurs (10) comportant un grand nombre de petits orifices calibrés permettent de distribuer régulièrement le flux d'air sur toute la section du garnissage. La porosité du garnissage est de 90 % . Le poids de chaque section est de 2,9 kg.The catalyst (PC 163 type PROCATALYSE) consists of spherical particles of average diameter 0.32 cm. The density of these particles is such that the mass of the catalytic bed is 2.9 kg. At 220 ° C, with the above-mentioned airflow, the pressure drop across the catalytic bed is 3.5 cm - water, and the packing consists of a wire mesh woven from aluminum wires, approximately The wires have a diameter of 0.17 mm and the space between two wires is 1.6 mm Circular discs 30 cm in diameter are cut from the wire cloth and with these discs stacked, the accumulators 7 and 8. The length of each section is 15 cm Two diffusers (10) having a large number of small calibrated orifices make it possible to distribute the flow of air regularly over the entire section of the lining The porosity of the lining is 90% The weight of each section is 2.9 kg.
En fonctionnement normal, la perte de charge de chaque section de garnissage est de 7 cm - eau à laquelle il fautIn normal operation, the pressure drop of each packing section is 7 cm - water to which it is necessary
REMPLACEMENT
ajouter 1 cm - eau" de perte de charge du diffuseur.REPLACEMENT add 1 cm - water " pressure drop of the diffuser.
Comme l'indique la figure 1, le réacteur est isolé thermiquement à l'aide d'une couche de 5 cm d'épaisseur de laine de erre ( 12) . La résistance (9) peut fournir 250 watts. Avec le programmateur (11) positionné pour obtenir un cycle de 1 minute (à chaque cycle, on inverse deux fois les deux electrovannes) on démarre l'opération et on observe l'augmentation progressive de la température indiquée par le thermocouple (13) situé au milieu du lit de catalyseur. Après 25 minutes de fonctionnement, cette température se maintient pratiquement constante et égale à 220 'C.As shown in Figure 1, the reactor is thermally insulated with a 5 cm thick layer of wool yarn (12). The resistor (9) can provide 250 watts. With the programmer (11) positioned to obtain a cycle of 1 minute (at each cycle, the two solenoid valves are reversed twice) the operation is started and the gradual increase in the temperature indicated by the thermocouple (13) located in the middle of the catalyst bed. After 25 minutes of operation, this temperature is maintained almost constant and equal to 220 ° C.
Dans ces conditions, la consommation du moteur du ventilateur est de 250 watts et cette énergie est à ajouter aux 250 watts consommés par la résistance (9), ce qui signifie que l'air qui traverse l'appareil subit une augmentation moyenne de température d'environ 9 degrés Celsius. Cet air relativement chaud est rapidement mélangé avec l'air plus froid de l'appartement ou de la maison ; de toute façon un apport calorifique de 500 watts ne permet pas de chauffer de plus de 1 ou 2 °C une habitation dont la surface est comprise entre 100 et 200 M2 et on peut donc bien dire que l'appareil fonctionne bien comme purificateur et non pas comme appareil de chauffage. On ne peut pas fonctionner avec une consommation aussi faible de la résistance (250 watts) tout en maintenant le catalyseur à 220 'C, comme le montre l'exemple comparatif suivant si la période du cycle est choisie plus grande.Under these conditions, the consumption of the fan motor is 250 watts and this energy is to be added to the 250 watts consumed by the resistor (9), which means that the air passing through the device undergoes an average temperature increase of about 9 degrees Celsius. This relatively warm air is quickly mixed with the colder air of the apartment or house; in any case a heat input of 500 watts does not allow to heat more than 1 or 2 ° C a house whose surface is between 100 and 200 M2 and we can say that the device works well as a purifier and not not as a heater. It is not possible to operate with such a low consumption of resistance (250 watts) while maintaining the catalyst at 220 ° C, as shown in the following comparative example if the cycle period is chosen larger.
Cet appareil peut être dénommé de "haute température" (220 'C). Dans ces conditions de fonctionnement (température, temps de séjour de l'air dans le lit catalytique) la conversion de l'ozone est très grande (la concentration décroît de 1 ppmv (partie par million en volume) à moins de 0,05 ppmv) ainsi que celle du monoxyde de carbone (de 5 ppmv à o,5 ppmv) et d'un hydrocarbure réactif type (de 1 ppmv à moins de 0,05 ppmv dans le cas du toluène). L'efficacité de ce catalyseur industriel est donc bien conforme à celle indiquée par son fabriquant et cela n'est pas l'objet de la présenteThis device can be called "high temperature" (220 ° C). Under these operating conditions (temperature, residence time of the air in the catalytic bed) the conversion of ozone is very large (the concentration decreases from 1 ppmv (parts per million by volume) to less than 0.05 ppmv ) as well as carbon monoxide (from 5 ppmv to o.5 ppmv) and a typical reactive hydrocarbon (from 1 ppmv to less than 0.05 ppmv in the case of toluene). The efficiency of this industrial catalyst is therefore consistent with that indicated by its manufacturer and this is not the purpose of this
FEUILLE DE REMPLACEMENT
invention.SUBSTITUTE SHEET invention.
EXEMPLE 2EXAMPLE 2
Le programmateur de l'appareil de l'exemple 1 est positionné à 6 cycles par heure. Pour maintenir la température à 220 'C, il est nécessaire, grâce à l'utilisation d'un transformateur, d'augmenter la puissance consommée dans la résistance jusqu'à 450 watts.The programmer of the apparatus of Example 1 is set at 6 cycles per hour. To maintain the temperature at 220 ° C, it is necessary, through the use of a transformer, to increase the power consumed in the resistance up to 450 watts.
EXEMPLE 3EXAMPLE 3
Cet exemple comparatif montre un autre avantage de l'opération avec des cycles courts. Avec 6 cycles par heure, comme dans l'exemple 2, on peut maintenir le catalyseur àThis comparative example shows another advantage of the operation with short cycles. With 6 cycles per hour, as in Example 2, the catalyst can be maintained at
220°C avec la même puissance consommée (250 watts) que dans l'exemple 1 mais à condition de modifier la longueur des garnissages de refroidissement et préchauffage. En augmentant la longueur de chaque garnissage à 25 cm, on peut bien opérer avec 250 watts mais la perte de charge de chaque garnissage est multipliée par 1,7 (12 cm-eau) et on ne peut plus utiliser un ventilateur de basse pression et de faible niveau acoustique. Une autre solution serait de ne pas augmenter la longueur des garnissages mais le diamètre de l'appareil devient alors plus volumineux et plus coûteux.220 ° C with the same power consumed (250 watts) as in Example 1 but provided to change the length of the cooling packings and preheating. By increasing the length of each lining to 25 cm, we can operate well with 250 watts but the pressure drop of each lining is multiplied by 1.7 (12 cm-water) and we can no longer use a low pressure fan and low acoustic level. Another solution would be not to increase the length of the packings, but the diameter of the device then becomes larger and more expensive.
EXEMPLE 4EXAMPLE 4
Cet exemple comparatif illustre l'avantage associé à l'utilisation de tissus métalliques de grande porosité. En utilisant des toiles métalliques d'aluminium de 50 mesh, constituées de fils de 0,2 mm, de porosité 0,67 et en réduisant la longueur des garnissages à 6 cm, la puissance nécessaire pour maintenir le catalyseur à 220°C est encore égale à 250 watts (même efficacité que dans l'exemple 1). Mais la perte de charge de chaque garnissage est égale à 12 cm-eau.This comparative example illustrates the advantage associated with the use of highly porous metal fabrics. By using 50 mesh aluminum wire cloths, made of 0.2 mm wires, porosity 0.67 and reducing the length of the packings to 6 cm, the power needed to maintain the catalyst at 220 ° C is still equal to 250 watts (same efficiency as in Example 1). But the pressure drop of each lining is equal to 12 cm-water.
Il est évident que la perte de charge augmenterait par un facteur de (12/7)2 = 3 pour atteindre 21 cm si on associait simultanément les deux modifications des exemples 3 et 4, ce qui montre clairement un des avantages de l'appareil selon 1 ' invention.It is obvious that the pressure drop would increase by a factor of (12/7) 2 = 3 to reach 21 cm if we simultaneously combine the two modifications of Examples 3 and 4, which clearly shows one of the advantages of the apparatus according to The invention.
EXEMPLE 5EXAMPLE 5
Cet exemple comparatif illustre l'avantage associé à l'utilisation de toiles métalliques de métaux bons conducteursThis comparative example illustrates the advantage associated with the use of good conductor metal wire cloths
ILLE DE REMPLACEMENT
de la chaleur,' en comparant aux performances de toiles constituées de fils moins conducteurε comme les fibres de verre .REPLACEMENT ISLAND of heat, by comparing the performance of fabrics made of less conductive yarns such as glass fibers.
En conservant toutes les valeurs des paramètres de conception et d'opération identiques à celles de l'exemple 1, on remplace les tissus d'aluminium par des tissus de fibres de verre présentant des caractéristiques géométriques voisines. On observe qu'il faut porter la puissance consommée à la résistance à 420 watts pour maintenir la température du catalyseur à 220°C.By keeping all the values of the design and operating parameters identical to those of Example 1, the aluminum fabrics are replaced by fiberglass fabrics having similar geometrical characteristics. It is observed that it is necessary to bring the power consumed to the resistance at 420 watts to maintain the catalyst temperature at 220 ° C.
L'échange de chaleur est moins efficace : l'efficacité passe de 98% à 95,8%. Comme les densités et les chaleurs spécifiques de l'aluminium et du verre sont approximativement égales, mais que les conductivités thermiques des deux matériaux sont très différentes (celle de l'aluminium est 200 fois plus grande que celle du verre) , ce résultat montre que la conduction radiale de la chaleur dans une même tranche de garnissage contribue à augmenter l'efficacité du garnissage et à réduire l'effet de la mauvaise distribution de l'air à l'entrée du garnissage.Heat exchange is less efficient: efficiency goes from 98% to 95.8%. Since the specific densities and heats of aluminum and glass are approximately equal, but the thermal conductivities of the two materials are very different (that of aluminum is 200 times greater than that of glass), this result shows that the radial conduction of the heat in the same wafer pad contributes to increase the efficiency of the lining and to reduce the effect of poor distribution of air at the entrance of the lining.
Pour cette raison, tout garnissage non constitué de fils métalliques orientés perpendiculairement à l'axe de l'appareil (c'est-à-dire à la direction du flux gazeux) sera moins efficace. Cela serait notamment le cas avec des particules métalliques ou céramiques pour lesquelles la conduction radiale est faible et due uniquement aux points de contact des particules entre ellesFor this reason, any lining not consisting of metal wires oriented perpendicular to the axis of the apparatus (ie the direction of the gas flow) will be less effective. This would be particularly the case with metallic or ceramic particles for which the radial conduction is weak and due solely to the points of contact of the particles with each other.
EXEMPLE 6EXAMPLE 6
On réduit la longueur des garnissages de l'exemple 1 de 15 à 8 cm et on réduit également de moitié la puissance consommée par la résistance (125 watts) ce qui se traduit par une température du catalyseur égale à 70°C. La perte de charge dans chaque garnissage est de 3,7 cm et dans le lit de catalyseur de 2,6 cm. La puissance consommée par le moteur est de 150 watts.The length of the packings of Example 1 is reduced by 15 to 8 cm and the power consumed by the resistor (125 watts) is also reduced by half, which results in a catalyst temperature equal to 70 ° C. The pressure drop in each lining is 3.7 cm and in the catalyst bed 2.6 cm. The power consumed by the engine is 150 watts.
Ce système correspond à un fonctionnement "basse température" (70°C). On peut noter que la consommation d'énergie est presque réduite de moitié. Comme l'ont montré
les analyses chimiques, la conversion d'ozone reste élevée (environ 85%) mais les conversions de monoxyde de carbone et de toluène sont faibles (inférieures à 10%).This system corresponds to a "low temperature" operation (70 ° C). It can be noted that energy consumption is almost halved. As shown the chemical analyzes, the conversion of ozone remains high (about 85%) but conversions of carbon monoxide and toluene are low (less than 10%).
Avant de présenter les autres exemples, nous présentons quelques commentaires sur les exemples précédents.Before presenting the other examples, we present some comments on the previous examples.
Les deux conclusions importantes que nous tirons des exemples précédents sont les suivantes :The two important conclusions we draw from the previous examples are:
1) Quelle que soit la température du catalyseur, on peut toujours opérer avec une efficacité thermique de l'ordre de 97%, c'est-à-dire qu'on peut augmenter la température du catalyseur de 50°C avec une augmentation faible de la puissance consommée dans la résistance qui passe de 250 watts à 315 watts. Mais une augmentation de 50°C augmente beaucoup l'activité intrinsèque du catalyseur qui dans le cas du palladium, catalyseur préféré selon l'invention, peut être multipliée par un facteur de 6.1) Regardless of the temperature of the catalyst, it is always possible to operate with a thermal efficiency of the order of 97%, that is to say that the temperature of the catalyst can be increased by 50.degree. the power consumed in the resistance that goes from 250 watts to 315 watts. But an increase of 50 ° C. greatly increases the intrinsic activity of the catalyst, which in the case of palladium, the preferred catalyst according to the invention, can be multiplied by a factor of 6.
Par conséquent il est toujours possible d'opérer en régime diffusionnel externe c'est-à-dire avec le freinage diffusionnel à la périphérie des particules de catalyseur sans que la consommation d'énergie électrique soit beaucoup augmentée.Therefore it is always possible to operate in external diffusion mode that is to say with diffusional braking at the periphery of the catalyst particles without the consumption of electrical energy is greatly increased.
2) Une autre conclusion est que pour obtenir une efficacité thermique supérieure à 95% la perte de charge est en général plus grande dans les garnissages que dans le lit catalytique. Cette conclusion reste valable même pour le système très efficace et de faible perte de charge de l'appareil selon l'invention (porosité élevée, tissus conducteurs placés perpendiculairement au flux gazeux). Ce qui signifie qu'un catalyseur de faible perte de charge mais de prix élevé tel que le monolithe n'est pas indispensable et que des particules sphériques de billeε poreuses peuvent être uti1 isées.2) Another conclusion is that to obtain a thermal efficiency greater than 95% the pressure drop is generally greater in the packings than in the catalytic bed. This conclusion remains valid even for the highly efficient system and low pressure drop of the apparatus according to the invention (high porosity, conducting fabrics placed perpendicularly to the gas flow). This means that a catalyst of low pressure drop but high price such as the monolith is not essential and spherical particles of porous bead can be used.
La combinaison de ces deux conclusions nous conduit à utiliser comme catalyseurs préférés selon l'invention, un catalyseur sans porosité interne (sans pores) constitué par des fils métalliques avec le métal catalytique déposé électrochimiquement sur la surface de ces fils. Le garnissage catalytique est en tout point semblable au garnissage de
récupération de chaleur et son efficacité, c'est-à-dire, son efficacité catalytique définie dans ce caε comme le rapport du tranεfert de matière à la perte de charge sera très élevée si la porosité du garnissage catalytique est grande (supérieure à 70%). La réduction de la taille des fils (diamètre inférieur à 0,5mm) permet également de réduire la quantité de métal support. Mais il est évident que le poids du métal support ou la perte de charge du lit de fibres ou de toiles ne sont pas des facteurs déterminants dans le coût d'investissement ou le coût opératoire de l'appareil.The combination of these two conclusions leads us to use as preferred catalysts according to the invention, a catalyst without internal porosity (without pores) constituted by metal son with the catalytic metal deposited electrochemically on the surface of these son. The catalytic packing is in every respect similar to the packing of heat recovery and its efficiency, that is to say, its catalytic efficiency defined in this caε as the ratio of the material transfer to the pressure drop will be very high if the porosity of the catalytic packing is large (greater than 70% ). Reducing the size of the wires (diameter less than 0.5 mm) also makes it possible to reduce the amount of support metal. But it is obvious that the weight of the support metal or the pressure drop of the fiber bed or fabrics are not determining factors in the investment cost or the operating cost of the device.
Le gain principal qui résulte de l'utilisation de ces catalyεeurε recouvertε electrochimiquement est le faible coût du procédé de fabrication et le fait qu'ils sont stableε thermiquement sans les additifs que l'on utilise avec les catalyseurs poreux afin d'éviter le frittage des particules de métal déposéeε dans les pores.The main gain that results from the use of these electrochemically coated catalysts is the low cost of the manufacturing process and the fact that they are thermally stable without the additives that are used with the porous catalysts in order to avoid sintering. metal particles deposited in the pores.
EXEMPLE 7EXAMPLE 7
"Appareil de diamètre réduit pour l'étude de différents catalyseurs" . On utilise un réacteur cylindrique de 3 cm de diamètre identique au réacteur présenté dans la figure 1. La seule différence entre ce réacteur et le réacteur de l'exemple 1 est le diamètre du réacteur, deε tuyauterieε et du ventilateur."Small diameter apparatus for the study of different catalysts". A cylindrical reactor 3 cm in diameter identical to the reactor shown in FIG. 1 is used. The only difference between this reactor and the reactor of example 1 is the diameter of the reactor, the pipes and the fan.
Avec un débit de 2 m3/heure et touε leε autreε paramètreε opératoires identiques, on observe que l'efficacité thermique de l'accumulateur - générateur ainsi que l'efficacité catalytique du lit de particules sphériques sont identiques à celles de l'exemple 1. En d'autres termes, le diamètre du réacteur n'a aucun effet sur les rendements, ce qui était prévisible, étant donnée la perte de charge relativement importante des garnissages et la conduction radiale de chaleur due aux fils d'aluminium.With a flow rate of 2 m 3 / hour and all the other identical operating parameters, it is observed that the thermal efficiency of the accumulator-generator as well as the catalytic efficiency of the bed of spherical particles are identical to those of Example 1. In other words, the diameter of the reactor has no effect on the yields, which was predictable, given the relatively large pressure drop of the packings and the radial heat conduction due to aluminum son.
En utilisant ces mêmes toiles d'aluminium comme support du Palladium qui est déposé electrochimiquement sous la forme d'une couche continue de 300 Angstrômε (30 manomètreε) d'épaiεseur, on observe qu'avec un lit catalytique de 10 cm de longueur, l'efficacité de dépollution (ozone,monoxyde de carbone, toluène) est nettement supérieure à celle de
1 'exemple 1, tandis que la perte de charge danε le lit catalytique eεt de 5 cm eau, c'eεt-à-dire inférieure à la perte de charge deε garniεεageε de l'accumulateur. EXEMPLE 8 Leε toileε d'aluminium utilisées comme support dans l'exemple 7 sont remplacées par des toiles de cuivre et recouvertes electrochimiquement dans les mêmes conditions que celleε de l'exemple 7.By using these same aluminum foils as a palladium support which is deposited electrochemically in the form of a continuous layer of 300 angstroms (30 gauge) of thickness, it is observed that with a catalytic bed of 10 cm in length, pollution control efficiency (ozone, carbon monoxide, toluene) is significantly higher than that of Example 1, while the pressure drop in the catalytic bed is 5 cm water, that is to say less than the loss of charge deε garniεεageε the accumulator. EXAMPLE 8 The aluminum foils used as support in Example 7 are replaced by copper cloths and electrochemically coated under the same conditions as those of Example 7.
Ce nouveau catalyseur, dans une opération préliminaire est conditionné à 600°C pendant 14 heures dans un mélange de 1% de méthane, 4% d'oxygène et 95% d'azote (cf. méthode de Briot et Primet, Applied Catalysis, 68 (1991) P. 301-314).This new catalyst, in a preliminary operation is conditioned at 600 ° C for 14 hours in a mixture of 1% methane, 4% oxygen and 95% nitrogen (see method of Briot and Primet, Applied Catalysis, 68 (1991) p. 301-314).
En utilisant ce nouveau catalyseur, dans les conditions de l'exemple 7 mais à plus basse température, 180°C, on a trouvé que l'efficacité de dépollution est essentiellement identique mais la consommation d'énergie dans la résistance est réduite de 250 watts à 200 watts (énergie nécessaire pour maintenir le catalyseur à 180"C). EXEMPLE 9 Avec les toileε d'aluminium de l'exemple 7 maiε en utilisant un recouvrement d'argent (épaisseur : 300 Angstrôms), on traite de l'air pollué contenant 1 ppmv d'ozone et 10 ppmv de monoxyde de carbone. La température du catalyseur est maintenue à 90°C à l'aide du transformateur électrique. La conversion de l'ozone est supérieure à 90% mais le monoxyde de carbone n'est que peu transformé.Using this new catalyst, under the conditions of Example 7 but at a lower temperature, 180 ° C., it has been found that the depollution efficiency is essentially identical but the energy consumption in the resistor is reduced by 250 watts. at 200 watts (energy required to maintain the catalyst at 180 ° C.) EXAMPLE 9 With the aluminum foils of Example 7, using a silver coating (thickness: 300 Angstroms), the air is treated. contaminated with 1 ppmv of ozone and 10 ppmv of carbon monoxide The catalyst temperature is maintained at 90 ° C using the electrical transformer The conversion of ozone is greater than 90% but the carbon monoxide n is little transformed.
Ce système de basse température, basé soit sur le palladium soit sur l'Argent, devrait permettre de traiter de grands débits d'air pollué à un coût très faible, en optimisant la consommation électrique totale (dans la résiεtance et danε le moteur).This low-temperature system, based on either palladium or silver, should be able to treat large flows of polluted air at a very low cost, by optimizing the total electrical consumption (in the resistor and in the engine).
Ceε appareilε de grand diamètre (2 m. de diamètre ou pluε) pourraient être utiliεés dans la dépollution deε grands immeubles, des zones de récréation ou de sport etc.. Le déposant du brevet confirme que la meilleure méthode qu'il connaisse actuellement pour mettre en pratique l'invention faisant l'objet de ce dépôt est bien celle qui résulte de la description précédente.These large diameter devices (2 m in diameter or more) could be used in the depollution of large buildings, recreation areas or sports etc. The patent applicant confirms that the best method he currently knows to put in practice, the invention that is the subject of this deposit is that which results from the preceding description.
NT
NT
Claims
REVENDICATIONS
1 - Appareil pour purifier l'air qui comprend un système catalytique pour réduire la teneur en composés polluants présents dans l'air, destiné à être utilisé dans des bureaux, logements, voitures automobiles, aires de jeux, rues polluées etc..., caractérisé en ce qu'il associe un ventilateur équipé d'un filtre qui alimente l'air à purifier dans un système de tuyauteries équipées de deux ou plus électrovannes actionnées par un programmateur cyclique ; les électrovannes sont actionnées de manière à réaliser l'inversion périodique du débit d'air qui traverse le tube du réacteur ; ce tube contient à son intérieur un catalyseur de Palladium ou d'Argent et comporte, de part et d'autre du garnissage catalytique, deux garnissages constitués par des solides non catalytiques ; dans le lit de catalyseur, on a placé la résistance électrique dont le rôle est de chauffer l'air lorsqu'il traverse le garnissage catalytique ; aux extrémités des garnissages non catalytiques, on a placé deux diffuseurs constitués de plaques percées de nombreuses perforations calibrées qui permettent de répartir régulièrement le débit d'air sur toute la section des garnissages ; la paroi du tube est isolée par une couche de fibres de verre .1 - Apparatus for purifying air which comprises a catalytic system for reducing the content of pollutant compounds present in the air, intended for use in offices, housing, motor cars, playgrounds, polluted streets etc ..., characterized in that it combines a fan equipped with a filter that supplies the air to be purified in a piping system equipped with two or more solenoid valves operated by a cyclic programmer; the solenoid valves are actuated so as to perform the periodic inversion of the air flow that passes through the reactor tube; this tube contains inside it a palladium or silver catalyst and comprises, on either side of the catalytic packing, two packings constituted by non-catalytic solids; in the catalyst bed is placed the electrical resistance whose role is to heat the air as it passes through the catalytic packing; at the ends of the non-catalytic packings, two diffusers consisting of plates pierced with numerous calibrated perforations have been placed, which make it possible to regularly distribute the air flow over the entire section of the packings; the wall of the tube is insulated by a layer of glass fibers.
2 - Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les garnissages non catalytiques sont constitués par deε disques circulaires de toile métallique, empilés et disposés perpendiculairement à la direction du débit d'air.2 - Apparatus according to claim 1, characterized in that the non-catalytic packings are constituted by circular discs of wire cloth, stacked and arranged perpendicularly to the direction of the air flow.
3 - Appareil suivant les revendicationε 1 et 2, caractérisé en ce que les garnissages non catalytiques sont constitués de toiles métalliques dont les filε ont un diamètre inférieur à 1 mm et de préférence incluε dans l'intervalle 0,2 mm à 0,5 mm et également que la porosité volumique de ces garnissageε soit inclue entre 70 et 90%.3 - Apparatus according to claims 1 and 2, characterized in that the non-catalytic packings consist of wire meshes whose threads have a diameter less than 1 mm and preferably included in the range 0.2 mm to 0.5 mm and also that the volume porosity of these fillings is included between 70 and 90%.
4 - Appareil suivant les revendicationε 1 à 3, caractérisé en ce que la toile métallique préférée selon l'invention est constituée de fils d'aluminium, métal inoxydable de conductivité thermique élevée et de chaleur spécifique élevée.4 - Apparatus according to claimsε 1 to 3, characterized in that the preferred metal fabric according to the invention consists of aluminum son, stainless metal of high thermal conductivity and high specific heat.
FEUILLE DE REMPLACEMENT
5 - Appareil εuivant leε revendications 1 à 4, caractériεé en ce que le εyεtè e d'inverεion périodique de la direction du flux gazeux eεt conçu pour réaliεer des inversionε très fréquentes, jusqu'à 200 inversions par heure et, dans tous les cas, plus de 20 inversionε par heure.SUBSTITUTE SHEET 5 - Apparatus according to claims 1 to 4, characterized in that the periodic everthing of the direction of the gas flow is designed to perform very frequent inversiones, up to 200 inversions per hour and, in all cases, more than 20 inversiones per hour.
6 - Appareil εuivant les revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le catalyseur est constitué de particules sphériques ou cylindriques poreuses contenant des dépôtε de Palladium ou d'Argent danε leε pores. 7 - Appareil suivant les revendications 1 à 5, caractériεé en ce que le catalyseur est constitué de toileε métalliques recouvertes electrochimiquement de Palladium ou d'Argent.6 - Apparatus according to claims 1 to 5, characterized in that the catalyst consists of porous spherical or cylindrical particles containing palladium or silver deposits in the pores. 7 - Apparatus according to claims 1 to 5, characterized in that the catalyst consists of electrochemically coated metal foils palladium or silver.
FEUILLE DE REMPLACEMENT
SUBSTITUTE SHEET
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